ஹீமோகுளோபின் வியப்பூட்டும் மூலக்கூறு விந்தைமிகு வடிவமைப்பு

“சுவாசம்... அது ஒரு சாதாரண விஷயமாகத் தோன்றலாம்... ஆனால், அதுதான் ஒருவர் உயிரோடு இருப்பதற்கான முக்கிய அறிகுறி! மலைப்பூட்டுகிற, பிரமாண்டமான, சிக்கல்வாய்ந்த ஒரு மூலக்கூறில் ஏகப்பட்ட அணுக்கள் ஒன்றுக்கொன்று ஒத்துழைப்பதாலேயே நம்மால் சுவாசிக்க முடிகிறது.” —மாக்ஸ் எஃப். பெருட்ஸ்; ஹீமோகுளோபின் மூலக்கூறு பற்றி ஆய்வுகளை நடத்தியதற்காக சக விஞ்ஞானி ஒருவரோடு 1962-ல் நோபல் பரிசு பெற்றவர்.

சுவாசித்தல்! இதைவிட இயல்பான செயல் வேறெதுவும் இருக்க முடியாது. அதனால்தான் நம்மில் அநேகர் அதைப் பற்றி யோசிப்பதே கிடையாது. என்றாலும், இந்தச் சுவாசம் சரிவர நடைபெறுவதற்கு... நாம் உயிரோடு இருப்பதற்கு... முக்கியக் காரணியாய் இருப்பது ஹீமோகுளோபின் என்றால் அது மிகையாகாது. மலைப்பூட்டுகிற, சிக்கல்வாய்ந்த இந்த மூலக்கூறு நம் படைப்பாளரின் கைவண்ணத்தில் உருவானது. நமது இரத்தத்தில் உள்ள 30 லட்சக் கோடி சிவப்பணுக்கள் ஒவ்வொன்றிலும் காணப்படுகிற ஹீமோகுளோபின், நம் உடலின் திசுக்களுக்குத் தேவையான ஆக்சிஜனை நுரையீரல்களிலிருந்து எடுத்துச்செல்கிறது. இந்த ஹீமோகுளோபின் மட்டும் இல்லையென்றால் இந்தக் கணமே நாம் இறந்துவிடுவோம்.

ஹீமோகுளோபின் மூலக்கூறுகள், நுண்ணிய ஆக்சிஜன் மூலக்கூறுகளை சரியான சமயத்தில் எடுத்துக்கொண்டு, சரியான சமயம்வரை அவற்றைத் தக்கவைத்துக்கொண்டு, சரியான சமயத்தில் அவற்றை வெளிவிடுகின்றன. இதெல்லாம் எப்படிச் சாத்தியமாகிறது? நம்மை ஆச்சரியத்தில் ஆழ்த்துகிற எண்ணற்ற விஷயங்கள் அந்த மூலக்கூறுகளுக்குள் நடைபெறுகின்றன.

சின்னஞ்சிறு “கார்கள்”

ஒரு சிவப்பணுவில் காணப்படுகிற ஒவ்வொரு ஹீமோகுளோபின் மூலக்கூறையும் நான்கு கதவுகள் கொண்ட சின்னஞ்சிறு கார் போலக் கற்பனை செய்துகொள்ளுங்கள். அந்த காரில் நான்கு “பயணிகள்” மட்டுமே செல்ல முடியும். அந்த காருக்கு டிரைவர் தேவையில்லை; ஏனென்றால் ஒரு கன்டெய்னர் லாரிக்குள் ஏற்றப்பட்ட கார்களைப் போல ஒரு சிவப்பணுவிற்குள் இந்த ஹீமோகுளோபின் மூலக்கூறுகள் எக்கச்சக்கமாக நிறைந்திருக்கின்றன.

ஹீமோகுளோபின் மூலக்கூறினுடைய பயணம் எப்போது துவங்குகிறது? நுரையீரலில் “விமானநிலையம்” போல் செயல்படுகிற காற்றுப் பைகளுக்கு (அல்வியோலை) சிவப்பணுக்கள் வந்து சேர்ந்தவுடன் இந்தப் பயணம் துவங்குகிறது. நாம் மூச்சை உள்ளிழுக்கும்போது நம் நுரையீரல்கள் காற்றினால் நிரப்பப்படுகின்றன. அந்தக் காற்றில் இருக்கும் ஏராளமான நுண்ணிய ஆக்சிஜன் மூலக்கூறுகள் காரில் சவாரி செய்ய இங்குமங்குமாய் அலைகின்றன! ஒருவழியாக, இரத்தச் சிவப்பணுக்களுக்குள், அதாவது ‘கன்டெய்னர் லாரிகளுக்குள்’ மளமளவென்று புகுந்துவிடுகின்றன. இந்தக் கட்டத்தில், ஒவ்வொரு சிவப்பணுவிற்குள்ளும் இருக்கிற ஹீமோகுளோபின் கார்களுடைய கதவுகள் மூடிய நிலையில் உள்ளன. என்றாலும் சீக்கிரத்திலேயே, தைரியம்பிடித்த ஆக்சிஜன் மூலக்கூறு ஒன்று, கூட்டத்தில் முண்டியடித்துக்கொண்டு ஹீமோகுளோபின் காருக்குள் எப்படியோ ஏறி உட்கார்ந்துகொள்கிறது.

இப்போதுதான் வெகு சுவாரஸ்யமான ஒரு சம்பவம் நிகழ்கிறது. சிவப்பணுவிற்குள், ஹீமோகுளோபின் மூலக்கூறினுடைய வடிவம் மாற ஆரம்பிக்கிறது. முதல் பயணி நுழைந்தவுடனேயே காரின் நான்கு ‘கதவுகளும்’ தானாகவே திறந்துகொள்கின்றன; இதனால், மற்ற ஆக்சிஜன் பயணிகளும் ‘டக்கென்று’ காருக்குள் ஏறிக்கொள்கின்றன. இப்படி இவை அனைத்தும் ஒன்றுக்கொன்று மிகத் திறம்பட்ட விதத்தில் ஒத்துழைப்பதால், நாம் ஒருமுறை மூச்சை உள்ளிழுப்பதற்குள், சிவப்பணுவிலிருக்கும் எல்லா கார்களிலுமுள்ள ‘இருக்கைகளில்’ 95 சதவீத இருக்கைகள் நிரம்பிவிடுகின்றன. அப்படிப் பார்த்தால், ஒரேவொரு சிவப்பணுவில் காணப்படுகிற 25 கோடிக்கும் அதிகமான ஹீமோகுளோபின் மூலக்கூறுகள், சுமார் 100 கோடி ஆக்சிஜன் மூலக்கூறுகளைச் சுமந்து செல்லத் தயாராகிவிடுகின்றன! இந்த கார்களை ஏற்றிக்கொள்ளும் இரத்தச் சிவப்பணு, தன்னிடமுள்ள அரும்பெரும் ஆக்சிஜன் மூலக்கூறுகளை உடலின் திசுக்களுக்குக் கொண்டு சேர்க்க விரைந்து செல்கிறது. அது சரி, ‘சிவப்பணுவுக்குள் செல்கிற ஆக்சிஜன் மூலக்கூறுகள், சமயம் வரும்வரை வெளியே வராமல் இருக்கின்றனவே, அது எப்படி?’ என்று நீங்கள் கேட்கலாம்.

இந்த ஆக்சிஜன் மூலக்கூறுகள், ஹீமோகுளோபின் மூலக்கூறுக்குள் இருக்கிற இரும்பு அணுக்களோடு இணைந்துகொள்கின்றன. அவை வெளியே வராமல் இருப்பதற்கு அதுவே காரணம். மறுபட்சத்தில், நீர் பரவியுள்ள ஒரு சூழலில் ஆக்சிஜனும் இரும்பும் இணையும்போது என்ன நடக்குமென்று நீங்கள் ஒருவேளை பார்த்திருக்கலாம். பொதுவாக, இரும்பு ஆக்ஸைடு உருவாகிறது, அதாவது துருப்பிடிக்கிறது. இரும்பு துருப்பிடிக்கும்போது, ஒரு படிக அமைப்பிற்குள் ஆக்சிஜன் நிரந்தரமாக சிறைபிடிக்கப்படுகிறது. அப்படியிருக்க, எங்கும் நீர் மயமாயுள்ள ஒரு சூழலில் இருக்கிற இரத்தச் சிவப்பணுவில், இரும்பைத் துருப்பிடிக்க விடாமல் ஹீமோகுளோபின் மூலக்கூறு அதை எப்படி ஆக்சிஜனோடு இணைக்கிறது, அல்லது பிரிக்கிறது?

“மைக்ரோ” பார்வை

இதற்கான பதிலைத் தெரிந்துகொள்ள, ஹீமோகுளோபின் மூலக்கூறைச் சற்று உன்னிப்பாகக் கவனிப்போம். இந்த மூலக்கூறில் ஹைட்ரஜன், கார்பன், நைட்ரஜன், கந்தகம், ஆக்சிஜன் ஆகியவற்றின் சுமார் 10,000 அணுக்கள் அடங்கியுள்ளன; இவை அனைத்தும், வெறுமனே 4 இரும்பு அணுக்களைச் சுற்றிக் கச்சிதமாக அமைந்துள்ளன. இந்த நான்கு இரும்பு அணுக்களைத் தாங்கிப் பிடிக்க எதற்கு இத்தனை அணுக்கள்?

முதலாவதாக, இந்த நான்கு இரும்பு அணுக்களும் மின்னேற்றம் அடைந்திருப்பதால் இவற்றைக் கவனமாகக் கட்டிக்காக்க வேண்டும். அயனிகள் என்றழைக்கப்படும் மின்னேற்றம் அடைந்த இந்த அணுக்களை இஷ்டம்போல் திரியவிட்டால் உடல் செல்களுக்குள் பலத்த சேதத்தை ஏற்படுத்திவிடும். ஆகவே, இந்த நான்கு இரும்பு அணுக்கள் ஒவ்வொன்றும் ஒரு கெட்டியான பாதுகாப்புத் தகட்டின் நடுப்பகுதியில் உறுதியாகப் பிடித்துவைக்கப்பட்டிருக்கின்றன.a அடுத்ததாக, ஆக்சிஜன் மூலக்கூறுகள் உள்ளே நுழையும்போது அவற்றோடு சேர்ந்து நீர் மூலக்கூறுகளும் புகுந்துவிடாத விதத்தில் இந்த நான்கு தகடுகளும் ஹீமோகுளோபின் மூலக்கூறோடு கச்சிதமாகப் பொருத்தப்பட்டுள்ளன. நீர் புகுவதற்கு வழியில்லாததால் துருப்பிடிக்கவும் வாய்ப்பில்லை.

ஹீமோகுளோபின் மூலக்கூறிலுள்ள இரும்பு அணுவினால், தானாகவே ஆக்சிஜன் அணுவைப் பிடித்துவைத்துக்கொள்ளவோ, விட்டுவிடவோ முடியாது. அதேசமயம், இந்த நான்கு இரும்பு அயனிகள் மட்டும் இல்லாவிட்டால், ஹீமோகுளோபின் மூலக்கூறினால் எதுவுமே செய்ய முடியாது. இந்த இரும்பு அயனிகள் ஹீமோகுளோபின் மூலக்கூறில் கச்சிதமாகப் பொருத்தப்பட்டிருந்தால்தான் இரத்த ஓட்டத்தின்போது உடல் திசுக்களுக்கு ஆக்சிஜன் போய்ச் சேரும்.

ஆக்சிஜனை வெளிவிடுதல்

இரத்தச் சிவப்பணு ஒன்று, தமனிகளிலிருந்து (இருதயத்திலிருந்து உடலின் பல பாகங்களுக்கும் செல்கிற இரத்தக் குழாய்களிலிருந்து) திசுக்களின் தந்துகிக் குழாய்களுக்குள் (மயிரிழை போன்ற மிக நுண்ணிய குழாய்களுக்குள்) நுழைகையில் அதைச் சுற்றியுள்ள சூழலில் மாற்றம் ஏற்படுகிறது. நுரையீரலில் இருந்த வெப்பநிலையைக் காட்டிலும் இங்கேயுள்ள வெப்பநிலை சற்று அதிகமாகிவிடுகிறது; அதோடு, ஆக்சிஜன் குறைவாக உள்ளது. சிவப்பணுவைச் சுற்றியுள்ள கார்பன்-டை-ஆக்ஸைடு காரணமாக அமிலத்தன்மை அதிகமாகிவிடுகிறது. இந்த அறிகுறிகளை வைத்து, சிவப்பணுவினுள் இருக்கிற ஹீமோகுளோபின்-கார்கள், தாங்கள் ஏற்றிவந்த முக்கியப் பயணிகளை, ஆம், ஆக்சிஜன் பயணிகளை இறக்கிவிடுவதற்கான சமயம் வந்துவிட்டதைப் புரிந்துகொள்கின்றன.

ஆக்சிஜன் மூலக்கூறுகளை இறக்கிவிட்ட பிறகு ஹீமோகுளோபின் மூலக்கூறு மீண்டும் தன் வடிவத்தை மாற்றிக்கொள்கிறது. அதாவது, அதுவரை திறந்திருந்த அதன் ‘கதவுகளை மூடிக்கொள்ளும்போது’ அதன் வடிவம் மாறிவிடுகிறது. வெளியேற்றப்பட்ட ஆக்சிஜனோ, தன்னை இருகரம் நீட்டி வரவேற்கும் திசுக்களிடம் தஞ்சம் புகுந்துவிடுகிறது. இவ்வாறு ஹீமோகுளோபின் மூலக்கூறு தன் கதவுகளை மூடிக்கொள்வதால், வழிதவறிய ஆக்சிஜன் ஏதாவது இருந்தாலும் அதை மீண்டும் நுரையீரலுக்கு எடுத்துச்செல்லாமல் பார்த்துக்கொள்கிறது. அதற்குப் பதிலாக கார்பன்-டை-ஆக்ஸைடை மட்டுமே ஏற்றிச் செல்கிறது.

ஆக்சிஜனை இறக்குமதி செய்தவுடன் இரத்தச் சிவப்பணுக்கள் மீண்டும் நுரையீரல்களை அடைகின்றன. அங்கே, ஹீமோகுளோபின் மூலக்கூறுகள் கார்பன்-டை-ஆக்ஸைடை இறக்கிவிட்டு, உயிர்காக்கும் ஆக்சிஜனை ஏற்றிக்கொண்டு அடுத்த பயணத்தை மீண்டும் ஆரம்பித்துவிடுகின்றன. இப்படி ஓய்வொழிச்சலின்றி ஆயிரக்கணக்கான முறை பயணம் செய்கிற ஓர் இரத்தச் சிவப்பணுவின் வாழ்நாள் சுமார் 120 நாட்கள்!

இப்போது சொல்லுங்கள்... ஹீமோகுளோபின் வியப்பூட்டும் ஒரு மூலக்கூறுதானே? ஆம், அதில் துளியும் சந்தேகமில்லை! இந்தக் கட்டுரையின் ஆரம்பத்தில் சொல்லப்பட்டபடி, அது ‘பிரமாண்டமான, சிக்கல்வாய்ந்த ஒரு மூலக்கூறு!’ இதை அறிந்துகொண்ட பின் நம் அறிவியல் கண்கள் ஒளிவீசுகின்றன!! அதி அற்புதமாகவும் படு துல்லியமாகவும் இந்த நுண்ணிய மூலக்கூறை வடிவமைத்திருப்பதற்காக நம் படைப்பாளருக்கு நன்றிகள் பல கோடி!!! (g10-E 09)

[அடிக்குறிப்பு]

[பக்கம் 25-ன் பெட்டி/அட்டவணை]

ஹீமோகுளோபின்—உங்கள் கவனத்திற்கு!

“இரத்தத்தில் இரும்புச்சத்து குறைவு!” என்று நிறைய பேர் சொல்லக் கேட்டிருப்பீர்கள். ஆனால், உண்மையில் ஹீமோகுளோபின் குறைவுபடுவதைத்தான் அப்படிச் சொல்கிறார்கள். ஒரு ஹீமோகுளோபின் மூலக்கூறில் இருக்க வேண்டிய நான்கு அத்தியாவசியமான இரும்பு அணுக்கள் இல்லாவிட்டால் அந்த மூலக்கூறிலுள்ள மற்ற 10,000 அணுக்களால் எந்தப் பிரயோஜனமுமில்லை. ஆகவே, ஊட்டச் சத்துமிக்க உணவு வகைகளை உட்கொண்டு, போதிய அளவு இரும்புச்சத்தைப் பெறுவது அவசியம். இரும்புச்சத்து அதிகமுள்ள உணவு வகைகள் சிலவற்றை, பக்கத்திலுள்ள பட்டியலில் காணலாம்.

இரும்புச்சத்து அதிகமுள்ள உணவு வகைகளை உட்கொள்வதோடுகூட, பின்வரும் ஆலோசனைகளையும் கடைப்பிடிக்க வேண்டும்: 1. பொருத்தமான உடற்பயிற்சிகளைத் தவறாமல் செய்யுங்கள். 2. புகைபிடிக்காதீர்கள். 3. புகைபிடிப்பவர்களுக்கு அருகில் இருக்காதீர்கள். பீடி, சிகரெட் போன்றவற்றின் புகை ஏன் ஆபத்தானது?

ஏனென்றால், வாகனங்களிலிருந்து வெளிவரும் அதே நச்சுப் புகைதான், அதாவது கார்பன் மோனாக்ஸைடுதான், இவற்றிலும் நிறைந்துள்ளது. எதிர்பாராத மரணங்களுக்குக் காரணம் இந்த கார்பன் மோனாக்ஸைடுதான். இதை உள்ளிழுத்துத் தற்கொலை செய்துகொள்பவர்களும் உண்டு. இது, ஆக்சிஜனைவிட 200 மடங்குக்கும் அதிகமான வேகத்தில் ஹீமோகுளோபின் மூலக்கூறுக்குள் உள்ள இரும்பு அணுவோடு இணைந்துகொள்கிறது. அதனால்தான், சிகரெட் புகையை உள்ளிழுப்பவர், ஆக்சிஜன் கிடைக்காமல் பெரிதும் திணறுகிறார்.

[அட்டவணை]

உணவு வகை (100 கிராமுக்கு) இரும்புச்சத்து (மி.கி.)

அவல் 20.0

கொத்தமல்லி தழை 18.5

வெந்தயக் கீரை 16.5

கோதுமை மாவு 11.5

சோயா மொச்சை 11.5

பசலைக் கீரை 10.9

எள் 10.5

கடலைப் பருப்பு 9.1

பாசிப் பயறு 7.3

கோழி ஈரல் 6.5

கேரட் 2.2

[பக்கம் 23-ன் படம்]

(For fully formatted text, see publication)

புரோட்டீன் மூலக்கூறு அமைப்பு

ஆக்சிஜன்

இரும்பு அணு

ஹீம்

ஆக்சிஜன் நிரம்பி வழியும் நுரையீரல்களில், ஒரேவொரு ஆக்சிஜன் மூலக்கூறு ஹீமோகுளோபின் மூலக்கூறுக்குள் நுழைகிறது

ஓர் ஆக்சிஜன் மூலக்கூறு நுழைந்த பின், ஹீமோகுளோபின் மூலக்கூறின் வடிவம் சற்றே மாறுவதால் இன்னும் மூன்று ஆக்சிஜன் மூலக்கூறுகளும் ‘டக்கென்று’ நுழைந்துவிடுகின்றன

ஆக்சிஜனை நுரையீரல்களிலிருந்து எடுத்துச்சென்று உடல் திசுக்களுக்கு வழங்குவதே ஹீமோகுளோபின் மூலக்கூறினுடைய வேலையாகும்